В небе над многими европейскими странами кружит огромное число современных частных беспилотников, это постепенно перерастает в настоящую проблему. Британский траст, который занимается вопросами орнитологии, провел ряд интересных экспериментов на шотландской территории. Их результаты сумели доказать, что беспилотные летательные аппараты постоянно распугивают водоплавающих пернатых (лебедя, дикого гуся, утку), которые зимуют в родных озерах.

Исследователи научно-исследовательских центров Великобритании сделали вывод о том, что современные автоматические беспилотники в настоящее время могут использоваться для разных целей, причем не только коммерческих, но и любительских. Стоимость на легкие модели дронов постепенно снижается, поэтому ежегодно их количество увеличивается. Из-за нашествия беспилотных агрегатов пернатым приходится перебираться на другие территории для зимовки. Перелетные птицы могут существенно сократить время на прием пищи, тратят энергию на перелет в другое место кормежки.

Пернатым, испуганным частным беспилотником, приходится оставить обжитую территорию и перебраться на другое, часто необжитое место. Это существенно повышает риск гибели птиц, поскольку на них нападают хищные животные, они чувствуют недостаток пищи. Максимально актуальной вышеуказанная проблема станет зимой, когда птицы из Арктики перелетают в Великобританию, чтобы поесть до сезона размножения.

Специалисты уже доказали, что беспилотные летательные аппараты позволяют сделать жизнь людей проще во многих отраслях промышленности, военного и аграрного комплекса. Дроны-мультикоптеры работают от батареи, ее заряда хватает на полчаса полета без дополнительной подзарядки. После того, как заряд закончится, оператор должен поставить аккумуляторную батарею на зарядку примерно на 60-120 минут. Компания StoreDot, расположенная в Израиле, разработала уникальную технологию FlashBattery. Благодаря ней, подзарядка занимает всего 5 минут.

В состав уникальной батареи FlashBattery включаются наноточки синтезированного типа, способные образовать основу для многофункциональных электродов. Она заряжается быстро, словно суперконденсатор, при этом, разряжается намного медленнее, подобно АКБ на литий-ионах. Применяемое при работе химическое соединение не горит, оно обладает более высокой точкой возгорания, чем графит. Это свойство способно существенно снизить сопротивление аккумуляторной батареи. Положительной стороной является то, что батарея работает на экологически чистом и сравнительно недорогом сырье – биоорганике. Радует то, что запасы биологической органики в природе велики.

В компании-производителе сообщили о том, что мини-версия системы уже подключалась к станции автономной зарядки беспилотных летательных аппаратов, которые использовали АКБ от StoreDot. Специалисты уточнили, что для того, чтобы зарядить полностью разряженную батарею хватало 5 минут. Стоит отметить, что плотность энергии, запасенной в ней, намного меньше, чем у классической АКБ.

Ученые политехнического университета города Томск проведут до 2022 разработку специальных алгоритмов, позволяющих обучать искусственный интеллект для беспилотников. Это станет возможным, благодаря получению гранта от Фонда фундаментальных исследований Российской Федерации. В большинстве проектов беспилотного транспорта применяется обучение искусственного интеллекта с применением нейросети.

При этом нейросеть способна обучаться на совершенных ею же ошибках, отрабатывая самые типичные в виртуальных симуляторах. Постоянная проработка проблемных ситуаций приводит к тому, что создается базовый порядок правильных действий. Задачей молодых специалистов их ТПУ станет создание подобного алгоритма, в который уже заложено правильное поведение, основы навигации при встрече с человеком, животным, встречным авто.

Проект должен быть реализован в течение года, он подкреплен денежной суммой в 1 200 000 рублей. До 2022 проведут исследования, выведут алгоритм, внедрят его в нейросеть, получат обучающий курс для искусственного интеллекта. Система поможет заложить теоретические основы в новые дроны, ускорив их разработку и выпуск в широкую продажу. В мире уже применялись аналогичные алгоритмы, которые признаны интеллектуальной собственностью конкретной компании и секретными сведениями.

Томские ученые собираются разработать продукт на базе универсальной платформе Unity. Если тестирование пройдет успешно, то курс будет выложен в сеть для общего пользования. Систему можно использовать для обучения еще и грузовых беспилотников, причем тестирование пройдет в Томске уже в следующем году. Национальный проект «Наука» указывает на то, что до 2024 Российская Федерация обязана попасть в 5 стран мира, производящих научные исследования в ведущих научно-технических отраслях. Для этого молодые ученые получают гранты на свои исследования, если они признаны перспективными.

Специалисты китайского университета Цинхуа разработали беспилотные летательные аппараты, способные перемещаться по воздуху и земле. Уникальный в своем роде агрегат оснащается полным приводом, поэтому способен легко перемещаться по пересеченной местности и в горах. На нем установлены системы, характерные для квадрокоптеров, они позволяют взлетать в вертикальном положении. БПЛА не применяется вооруженными силами в настоящее время, зато может принести пользу для разведывательных операций НОАК.

Длина агрегата составляет метр, а ширина – 60 сантиметров, он может подняться на высоту в 60 сантиметров, чтобы выполнять планирование траектории в 3Д режиме. Транспортное средство без проблем выполняет функции взлета-посадки в вертикальном режиме, оно способно планировать в пространстве и зависать в воздухе, параллельно легко обходя все препятствия на своем пути.

При помощи современного модуля восприятия БПЛА способен определять разные типы местности или препятствий в режиме онлайн. Если аппарат сталкивается с препятствиями на поверхности земли, то он снова поднимается в воздух и начинает поиски подходящего места для перемещения по земле. Рабочие режимы переключаются максимально плавно, поэтому повышает эффективность транспортировки.

Агрегат никогда не сталкивается с препятствиями, поскольку прошел испытания в городе и на местности со странным рельефом. Его применяют для перевозки грузов, поисковых операций, интегрируют в высокоинтеллектуальные транспортные аппараты.

Швейцарскими учеными из Университета Цюриха был разработан квадрокоптер, способный  самостоятельно выполнять акробатические трюки. Беспилотный летательный аппарат, бросивший вызов даже опытным пилотам дронов, разработан концерном Intel. Он может выполнять алгоритм навигации, способный в автономном режиме выполнять трюки. В демонстрационном режиме закладывались петли с ускорением, бочка и сложное сальто, во время выполнения которых агрегат подвергался экстремальному угловому ускорению.

Алгоритм навигации разрабатывался в университете Цюриха, он помогал выполнять и запоминать сложные маневры. Они обучаются при помощи моделирования увеличения скорости, могут быть полезными при спасательных и поисковых операциях. Если БПЛА занимаются коммерческой доставкой, то они способны выполнять уникальные трюки, могут быстро добраться до пункта назначения, не столкнувшись с препятствиями.

Способность выполнять акробатические трюки позволяет предел возможностей летательного аппарата. Для того, чтобы заниматься воздушной акробатикой, пилоты обязаны практиковаться много лет, чтобы не нанести вред себе, окружающим и БПЛА. Группа исследователей рассказала о том, что все риски были преодолены, благодаря внедрению в квадрокоптер искусственной нейронной сети, объединяющей данные, полученные от бортовой камеры и преобразующие их в управляющие команды.

Нейронная сеть способна обучаться при помощи имитации акробатических маневров за несколько часов. Можно научить квадрокоптер разнообразным трюкам, которые могут выполнять высококвалифицированные пилоты. Разработчики утверждают, что пилоты-люди пока еще сильнее дронов, поскольку способны быстро отреагировать на чрезвычайную ситуацию и приспособиться к ней. Поисковые БПЛА идеальны для поисковых операций и доставки груза, они быстро преодолевают огромные расстояния. Акробатика позволяет быстро изменить первоначальное направление для возвращения на базу.

Благодаря исследованию, проведенному учеными из американского Стэнфорда, стало ясно, что эффективность беспилотных летательных аппаратов значительно повысится, если они будут перемещаться автостопом. Конструкторы создали уникальный алгоритм, позволяющий беспилотникам, преодолевать небольшой участок запланированного маршрута на крышах общественного транспорта.

Доставка, осуществляемая с помощью городских автобусов, помогает увеличить ареал перемещения, обеспечить экономию затрачиваемой энергии и время полета в автономном режиме. Ученые создали уникальный алгоритм, позволяющий дрону самостоятельно определять необходимый вид транспорта для автостопа и управлять порядком осуществления доставок грузов.

С помощью моделирования конструкторы провели серию тестов своего изобретения на автобусах, курсирующих по двум американским мегаполисам. Четкий алгоритм действий помог беспилотникам увеличить радиус полетов в 4 раза, поскольку они периодически перемещались на автобусных крышах. Самая длинная доставка товара составила час по Сан-Франциско и 2 часа по Вашингтону. Конструкторы алгоритма для БПЛА уточнили, что будущее за автономной службой доставки. Если разумно использовать наземный общественный транспорт, то дроны будут доставлять грузы не только надежно и безопасно, но еще экономно. Не пострадает при такой доставке и экология региона.

Учеными был опробован новый метод борьбы с недугами, которые распространяются кровососущими паразитами. Для этого в природные условия будут помещены стерильные комары с помощью специального беспилотника. Планируется, что процедура позволит значительно сократить популяцию переносчиков инфекционных болезней. По статистике на недуги, возникающие из-за укусов кровососущих насекомых, приходится 17% всех случаев заболеваний. Медицинские работники собираются бороться с малярией и вирусом Зика при помощи сокращения количества комаров.

Чтобы эффективно бороться с трансмиссивными заболеваниями, следует внедрять в популяцию комаров огромное количество их стерильных родственников. Ученые обязательно обрабатывают самцов комаров излучением ионизирующего типа, лишающим их способности к размножению. После того, как комаров отпускают в природу, они начинают бороться с обычными особями за внимание самок.

Проблемой стал метод равномерного распространения стерильных комаров по огромной территории. Эта проблема быстро решается при помощи специального квадрокоптера, возможности которого уже испытываются. В настоящее время исследователи поместили в контейнер особей комара, способного вызывать желтую лихорадку, стерилизовали их и выпустили в природу. Распыление кровососов происходит путем их помещения в контейнер, рассчитанный на 50 000 комаров, и цилиндры, в которые можно поместить не более 800 особей. При вращении цилиндров из контейнера выпускается группа стерилизованных насекомых под контролем нескольких камер, датчиков температурного режима и влажности.

Через некоторое время в природе оказалось 200 000 стерилизованных особей, которые оплодотворили самок. Было доказано, что количество нежизнеспособных яиц в кладках на обработанной площади оказалось больше в 1.5 раза, чем на соседних территориях.

Ранее наблюдать за тем, как ведут себя вулканы, было проблематично. Сделать изображение действующего вулкана не получалось, поскольку он находился в труднодоступном месте, а извержение могло начаться в любое время. Специалисты из Германии обнародовали итоги ряда панорамных полетов над жерлом гватемальского вулкана Санта-Мария, в которых применялись камеры и тепловизоры.

Для изучения лавового купола и наблюдений применяются квадрокоптеры, благодаря ним ученые сумели понять, что он иногда постепенно расширяется и растет, мгновенно выдавливая из себя вязкую лаву. Несколько дронов, оснащенных современными камерами, пролетали над кратером через одинаковое время, благодаря ним получилось уточнить скорость потока лавы, характер ее движения. Специалисты сумели вывести из полученной информации свойства текучести вулканической лавы.

На БПЛА устанавливались две камеры, способные сделать качественные фото. Из вышеуказанных изображений при помощи компьютерного алгоритма специалисты сумели сделать детальные модели действующего вулкана в режиме 3D. Полеты квадрокоптеров могут существенно снизить риск для ученых, исследующих действующие вулканы. Камеры способны проникнуть на самые труднодоступные и опасные участки без участия специалистов. В настоящее время проблемой стала последующая обработка и расчет модели вулкана.

Конструкторы из Университета Лидса хотят научить дроны летать в ночное время, взяв за основу поведение комаров. Известно, что обычный комар легко перемещается в темное время суток, поскольку может реагировать на то, как меняются воздушные потоки от взмаха его крыльев. Этот принцип был применен группой конструкторов, которая создавала сенсорную систему, способную предотвратить столкновение дронов.

Учеными было установлено, что комары имеют чувствительные рецепторы на голове, поэтому могут обходить препятствия вслепую. Эта способность ориентироваться в пространстве называется изображением аэродинамического плана. При помощи моделирования ситуации на компьютере стало понятно, что рецепторы насекомого способны обнаруживать изменение воздушных потоков на минимальной высоте, но на большой становятся практически бесполезными.

Конструкторы установили, что максимальное расстояние, на котором комар способен ориентироваться в пространстве составляет двадцать длин его крыла. Применяя на практике новую информацию, стало понятно, что у комара имеются вытянутые крылья, а перемещаются они, благодаря постоянным их взмахам. Этот факт позволил выявить нетрадиционные аэродинамические свойства, которые преобразовались в сложную инженерную технологию.

У исследователей получилось перенести врожденные способности жужжащего насекомого на маленький дрон. Он был оснащен специальным устройством, которое состояло из нескольких миниатюрных зондов и датчиков, фиксирующих перепады давления. Модель квадрокоптера очень простая, но она может легко находить поверхности, реагируя на расстоянии, при котором еще можно избежать препятствия.

За последние годы беспилотные летательные аппараты превратились в часть технологической жизни, а не в развлечение. Квадрокоптеры используют военные, с их помощью транспортируются грузы и устраиваются гонки. Дроны созданы для того, чтобы определять, кто их толпы людей болен коронавирусом, кто нарушает карантин. Управление первыми беспилотниками происходило при помощи пультов управления. Специалисты из Америки научили аппараты реагировать на сокращение мышц, находящихся в руке человека.

Специалисты технологического института из Массачусетса сумели спроектировать контроллер, способный считать малейшее движение руки и активность в мышцах, а потом преобразовать импульсы в команды для БПЛА. Если оператор наденет браслет, то беспилотник будет двигаться в стороны или в высоту после взмаха кистью руки.

Ученые расположили на теле человека несколько электродных браслетов – в районе предплечья, над бицепсом, над трицепсом. Браслеты способны измерить активность мышц в разных областях руки, поэтому  малейшее движение клеток вызывает возникновение электрического потенциала. Именно этот вид энергии позволяет управлять беспилотником, благодаря набору разработанных алгоритмов при помощи 4 типов жестов.

Если человек быстро будет вращать кулаком, то БПЛА начнет крутиться вокруг оси вертикального типа. Специалисты говорят о том, что положительной стороной подобного управления является то, что браслет и электроды не придется калибровать постоянно. Даже, если управление будут осуществлять поочередно два разных человека, то система будет корректно реагировать на мышечные сокращения. Во время испытаний специалисты выяснили, что точность распознавания полутора тысяч жестов квадрокоптером составляет примерно 82%.

Транспорт, который работает на электрической тяге, как и энергетика возобновляемого типа, уже давно считается синонимом чистого воздуха, снижения выброса в воздух парниковых газов. При этом реальность совсем не такая, поскольку учеными было доказано, что доставка небольших грузов при помощи беспилотников требует во много раз больше энергии, чем аналогичное перемещение при помощи фургона с дизельным двигателем.

Специалисты из немецкого Университета Мартина Лютера сравнили особенности доставки посылок в село или отдаленные районы города на дроне и дизельном фургоне. Было смоделировано перемещение грузов по Берлину и прилегающим к нему районам, которое позволило определить, что электрические фургоны более энергоэффективны. В густонаселенных районах города дизельные фургоны способны потреблять в 5 раз больше, а дроны – в 10 раз больше энергии.

Ключевой фактор в этом случае – плотность населения, поскольку при помощи фургона можно за один раз перевезти 100 и более посылок. Если маршрут короткий, а остановок много, то энергозатраты минимальные. Беспилотный аппарат способен перевезти за один полет только одну посылку, поэтому он эффективен только в редконаселенных районах, на дистанции менее восьми километров и при слабом метре.

Учитывать следует не только использование энергии, но и оплату на заработную плату персонала, техническое обслуживание, время, необходимое для зарядки аккумуляторной батареи. После исследования влияния технических средств на экологию стало понятно, что электрические фургоны способны наиболее эффективно и быстро перевозить большое количество вещей в условиях густонаселенных районов – чего, к сожалению, нельзя сказать о дронах.

Взрослому человеку легко обходить препятствия, но юркий беспилотник часто не может разойтись со стеной или веткой. У птицы за безопасное пилотирование отвечает мозг, но рукотворные цифровые технологии пока не могут справиться с подобным функционалом. Для маленьких дронов сотрудники исследовательского центра Imec, расположенного в Бельгии, разработали уникальный чип. Устройство основано на нейронной сети и способно обрабатывать радиолокационные сигналы.

Ученые рассказывают, что ускоритель способен потреблять в сотню раз меньше «классических решений». Это указывает на то, что беспилотный летательный аппарат или аналогичная автономная система, использующая радары или сонары, станет моментально реагировать на появление препятствий. Ускоритель, разработанный в Бельгии, не тратит время на расчеты, он предотвращает столкновения, расходуя минимальное количество энергии.

Сначала SNN-чип применялся для того, чтобы расшифровывать данные ЭКГ, но экономность и небольшие задержки привели использованию его в беспилотных аппаратах. Их применяют в дронах с маленькими размерами и ограниченной емкостью АКБ.

Применяя спайковую нейронную сеть, дрон может классифицировать приближающиеся препятствия и избежать столкновения всего за несколько миллисекунд. Этот же чип можно использовать не только в квадрокоптерах, но и в приборах распознавания речи или расшифровки показаний медицинских приборов. Проблема в том, что нейронная сеть позволяет изобрести портативные решения с высоким уровнем интеллекта.

Всемирный фонд дикой природы внедряет новые технологии в привычные процедуры. Специалисты в первый раз решили пересчитать белых медведей на острове Врангеля при помощи беспилотных летательных аппаратов. Фонд дикой природы передал для исследований сотрудникам заповедника 4 профессиональных дрона, на половине из которых были установлены видеокамеры, оснащенные сверхчувствительными тепловизорами.

Проведение учета животных планируется на весну, когда самки белых медведей с малышами вылезают из берлоги. В марте или апреле мамы выводят на лед моря детей, чтобы научить их охотиться и выживать. До внедрения высоких технологий специалисты из заповедника два раза в неделю на снегоходе объезжали территории, где имеется больше всего берлог. Кроме сложных погодных условий, в рабочем процессе возникают сложности, связанные с расположением берлог на высоте, ярким солнцем, небольшим входом в их жилище с диаметром в метр.

Квадрокоптер, оснащенный тепловизором, может существенно облегчить исследования, поскольку температура снаружи берлоги существенно ниже, чем изнутри. Когда осуществляется облет острова Врангеля, тепло фиксируется при помощи тепловизора, а потом отображается на пульте управления беспилотного аппарата. Учетчик регистрирует обнаруженное укрытие, изучает его при помощи видеокамеры с высоким разрешением.

На испытаниях дрона комплексный запуск доказал, что первая берлога животного была жилой. В ней находилась медведица и двое медвежат, которые не испугались квадрокоптера. Не были решены некоторые задачи, в том числе, обнаружение берлоги исключительно при помощи дрона. Проблемы возникли из-за сложных погодных условий, поэтому отработать методику будут пробовать еще раз через некоторое время. Опыт в поиске медведей с помощью дронов будет проанализирован, а неточности устранены.

Учеными Школы инженерных и прикладных наук Пенсильванского университета был разработан рой миниатюрных зондов. Компактные аппараты – пластины, способные левитировать, выполненные из «нанокартона», отправятся на Марс в тандеме с дроном Mars Helicopter.

Запуск летательного аппарата Perseverance, который повезет на своем борту квадракоптер, планируется на лето 2020. Дрон первым поднимется в воздух с поверхности Марса, но не станет собирать никакую информацию. Исследователи хотят отправить вместе с ним рой зондов, способных левитировать после падения на них луча света.

Беспилотники покрыты двумя слоями материала, поэтому при нагревании одной половины вторая остается холодной. Воздушная струя постоянно перемещается в пространстве по гофрированным патрубкам. При помощи этого процесса зонд может легко преодолевать гравитацию, пока не исчезнет луч.

Испытания зондов в околомарсианской среде доказали, что они могут победить притяжение Марса и взмыть в его воздух. В настоящее время создаются датчики, позволяющие аппарату аккумулировать собранную информацию о наличии жизни на планете.

Выполнен анализ результатов экспериментальных исследований по применению беспилотных летательных аппаратов в подземных условиях с целью исследования возможности проведения разведки аварийных участков в шахтах дистанционным способом. Подробно изложена актуальность данного направления и приведены перспективы дальнейших исследований по обоснованию параметров и разработке специализированных беспилотных летательных аппаратов, позволяющих проводить разведку аварийных участков дистанционным способом с целью повышения безопасности личного состава подразделений горноспасательной службы при выполнении аварийно-спасательных работ, с целью получения данных о местах возникновения и установления вида аварии, количестве застигнутых аварией людей, мест их нахождения, а также данных о состоянии шахтной среды (газовой обстановки) на аварийном участке. Полученные результаты следует использовать научным сотрудникам и инженерам при выполнении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по обоснованию параметров, разработке и внедрению специализированных беспилотных летательных аппаратов для дальнейшего их использования подразделениями горноспасательной службы в шахтах при авариях.

Правительство горнодобывающих стран уделяет огромное внимание повышению безопасности ведения горноспасательных работ в шахтах [3, 5, 12, 22]. При этом основными направлениями развития горноспасательной службы, а также приоритетными программами научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы научных и проектных организаций в сфере горноспасательного дела, на сегодняшний день и на ближайшие годы, является разработка и внедрение в производственную деятельность инновационных комплексов и технических средств с дистанционным управлением и контролем, которые позволяют сократить до минимума риск травматизма и смертности среди горноспасателей, выполняющих аварийно-спасательные работы на горных предприятиях [14, 23].

Горная промышленность является одной из ключевых отраслей народного хозяйства многих стран [13, 19, 20, 25], однако при постоянном повышении уровня и мер промышленной безопасности и противопожарной защиты в шахтах аварии и аварийные ситуации имеют частый характер. Одними из наиболее распространенных видов аварий в шахтах являются пожары и взрывы, при ликвидации которых возникают условия, опасные для жизни горноспасателей. При возникновении таких аварий в шахтах немедленная разведка горных выработок аварийного участка и определение состава шахтной среды (газовой обстановки) является одним из решающих факторов влияния на выбор мероприятий по дальнейшему проведению аварийно-спасательных работ.

Разведка горных выработок аварийного участка шахты осуществляется для обнаружения и спасения людей, застигнутых аварией, получения информации, необходимой для выбора основных направлений и технологии ликвидации аварии, а также ее последствий, оценки эффективности действий по ликвидации аварии и внесения необходимых корректировок в технологию ведения горноспасательных работ [24]. При проведении разведки горноспасателями определяются:
– места возникновения и установления вида аварии, а также возможные направления ее распространения;
– количество застигнутых аварией людей, вероятные места их нахождения для оказания помощи и их спасения;
– шахтная среда (газовая обстановка) на аварийном участке, состояние выработок и их проветривание.

При выполнении разведки горных выработок аварийного участка шахты, контроле состава шахтной среды (газовой обстановки), возведении изолирующих сооружений и проведении других видов горноспасательных работ известны случаи травмирования и гибели горноспасателей. Примером тому могут послужить аварии на шахтах России: «Центральная» (1993 год), «Распадская» (2010 год), «Северная» (2016 год), на шахтах Донецкой Народной Республики и Украины: «им. А.Ф. Засядько» (2007 и 2015 годы), «Краснолиманская» (2014 год) и прочие [1, 2, 21].

Одним из ярчайших примеров высокого травматизма и гибели, как горняков, так и горноспасателей, может служить серия взрывов на шахте «Северная» ОАО «Воркутауголь» [1, 21].

На основании вышеизложенного актуальным направлением на сегодняшний день является проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ с целью разработки способа и технических средств разведки аварийных участков в условиях шахт дистанционным способом.

Одним из интересных и перспективных вариантов решения данной проблемы может рассматриваться разработка специализированных беспилотных летательных аппаратов (далее – БПЛА), пригодных к эксплуатации в подземных условиях, в т.ч. в аварийных ситуациях.

Исследованиям возможности разработки БПЛА для подземных условий посвящены научные труды П.П. Ананьева, М.Л. Кима, А.С. Концевого, В.Н. Костеренко, Р.В. Мещерякова, Л.Д. Певзнера, А.К. Платонова, Д.С. Полуэктова, А.С. Родичева и других [4, 11, 15 – 17]. Мною в соавторстве с другими исследователями (канд. техн. наук Е.В. Курбацким и горным инженером Р.С. Муляром) была ранее опубликована обзорная статья о перспективах разработки специализированных БПЛА с целью использования их подразделениями горноспасательной службы и работниками шахт [18].

Рассмотрев диссертационную работу М.Л. Кима [9, 10], было принято решение провести исследовательские испытания по применению БПЛА в условиях учебно-тренировочного полигона подземного типа Оперативного Государственного военизированного горноспасательного отряда Министерства по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий Донецкой Народной Республики (далее – ОГВГСО МЧС ДНР).
Целью настоящей статьи является обзор и анализ результатов экспериментальных исследований по применению БПЛА в подземных условиях с целью исследования возможности проведения разведки аварийных участков в шахтах дистанционным способом.

Испытание БПЛА в условиях учебно-тренировочного полигона подземного типа ОГВГСО МЧС ДНР проводилось в июне 2019 года. В качестве БПЛА использовался стандартный DJI Phantom 1, основная техническая характеристика которого указана ниже в таблице [6 – 8].

Основная техническая характеристика БПЛА DJI Phantom 1 [6 – 8]

БПЛА DJI Phantom 1 оснащен светодиодными индикаторами высокой чувствительности. Благодаря этим элементам он легко ориентируется в пространстве. Индикаторы расположены под каждым отдельно взятым ответвлением, на котором сверху есть пропеллеры. Крепление для камеры находится снизу БПЛА. Для управления БПЛА DJI Phantom 1 используется дистанционный пульт с радиусом действия до 1000 м. Разработчики предусмотрели несколько режимов управления, в том числе и возможность удерживания устройством заданной позиции в воздухе. Наличие автопилота в БПЛА является существенным преимуществом: в случае, если устройство потеряет связь с пультом управления, то БПЛА может вернуться на исходную позицию самостоятельно.
В качестве испытательного полигона был выбран учебно-тренировочный полигон подземного типа ОГВГСО МЧС ДНР, поскольку в условиях действующей шахты стандартный БПЛА DJI Phantom 1, не отвечающий требованиям РВ-исполнения («рудничное взрывобезопасное»), использовать запрещено.

Однако задача данного этапа заключалась в проверке эксплуатационной способности БПЛА, дальности сигнала связи (сети передачи данных Wi-Fi) БПЛА с пультом дистанционного управления, то бишь проверка радиуса действия (дальности связи передатчика) в подземных условиях. При этом особым интересом пользовался вопрос: на каком расстоянии, и при каких обстоятельствах в подземных условиях связь БПЛА с пультом дистанционного управления будет потеряна.
На рис. 1, 2 представлены маршрут испытаний БПЛА в условиях учебно-тренировочного полигона подземного типа ОГВГСО МЧС ДНР, а также внешний вид БПЛА DJI Phantom 1.

Маршрут испытаний БПЛА в условиях учебно-тренировочного полигона подземного типа ОГВГСО МЧС ДНР был следующим. После спуска наклонным стволом и перехода по сбойке к уклону, оператор с пультом дистанционного управления БПЛА остановился на позиции (1), указанной на рис. 1. Была произведена проверка, настройка и калибровка БПЛА. После включения БПЛА и запуска его в работу, второй участник испытаний проследовал по уклону вниз до позиции (2), держа постоянную связь с оператором и контролируя непрерывно диапазон работы БПЛА (радиус действия, дальность связи передатчика в подземных условиях). Дойдя до позиции (2), убедившись, что сигнал связи БПЛА с пультом управления не был потерян, БПЛА и камера функционируют, дальнейший маршрут предполагал переход по западному откаточному штреку в тупик до позиции (3). После достижения данной позиции, второй участник испытаний снова убедился, что сигнал связи передатчика не был потерян, БПЛА и камера функционируют. Вернувшись обратно до позиции (2) и связавшись с оператором, принято решение опробовать работоспособность БПЛА, добравшись до позиции (4), то бишь в противоположную сторону до тупика. Результат показал работоспособность (эксплуатационную способность) БПЛА по данному маршруту, сигнал связи БПЛА с пультом управления в подземных условиях был стабилен, независимо от разности наклона и протяженности выработок, а также других обстоятельств.

Рис. 1. Маршрут испытаний БПЛА в условиях учебно-тренировочного полигона
подземного типа ОГВГСО МЧС ДНР: 1, 2, 3, 4 – позиции маршрута
[схема вентиляции учебно-тренировочного полигона подземного типа ОГВГСО МЧС ДНР]

Рис. 2. БПЛА DJI Phantom 1 в условиях учебно-тренировочного полигона подземного типа ОГВГСО МЧС ДНР: а – внешний вид DJI Phantom 1; б – качество изображения в условиях освещения

Таким образом, первичная оценка эксплуатационной способности БПЛА в подземных условиях подтвердила его работоспособность. Однако специализированный БПЛА для использования подразделениями горноспасательной службы как вспомогательный инструмент при проведении поисковых и разведочных операций должен быть оснащен, помимо камеры, специальными датчиками, что позволит передавать видеосигнал и проводить анализ шахтной среды (газовой обстановки) на аварийном участке на наличие взрывоопасных концентраций. При этом БПЛА должен иметь особую конструкцию, исключающую возникновение искр от электрооборудования. Камера на БПЛА должна иметь функции разворота и наклона с целью обнаружения препятствий, завалов и пр.

Помимо вышеизложенного, для предотвращения столкновений и повреждений винтов специализированный БПЛА для шахт должен быть оснащен «защитой» («защитным корпусом»). В диссертации М.Л. Кима предложена сферическая ударопрочная защитная решетка (примеры представлены на рис. 3) [9 – 11]. Данная решетка должна обладать достаточным пределом прочности и высокими антикоррозийными свойствами.

Рис. 3. Примеры БПЛА в защитном корпусе (сферической ударопрочной защитной решетке) [9 – 11]

И наконец, в условиях задымленности горных выработок аварийного участка шахты БПЛА должен быть оснащен устройством, которое позволяет обнаруживать сквозь довольно сильную задымленность и отсутствие света, людей и другие источники тепла, идентифицировать инфраструктурные объекты и предметы, выполнять запись видеоизображения в инфракрасном спектре, воспроизводить и передавать эти видеозаписи. Для этих целей, согласно [10, 11], ООО НПФ «Гранч» в г. Новосибирск было разработано видеоустройство SBGPS MPhone-2VIR. Соответственно, БПЛА, оснащенный данным устройством, сможет эффективно производить мониторинг горных выработок аварийного участка шахты в условиях полной задымленности.

Таким образом, для решения задачи дистанционной разведки аварийных участков шахт весьма эффективным способом может стать использование специализированного дистанционно управляемого БПЛА в специальном защитном корпусе и взрывобезопасном исполнении, который должен быть оснащен камерой, специальными датчиками температуры, кислорода, метана, углекислого газа, тепловизорами, дальномерами и пр.

Перспективами дальнейших исследований являются проверка эксплуатационной способности БПЛА с исполнении РВ (рудничном взрывозащищенном) в условиях действующей шахты на глубине 800 – 1200 м, разработка технического задания на специализированный БПЛА для шахтных условий, который позволит производиться разведку аварийного участка в шахте дистанционным способом, обоснование параметров и разработка опытного образца специализированного БПЛА, его испытание и внедрение для опытной эксплуатации в подразделение горноспасательной службы.

Автор весьма признателен уважаемому Вадиму Старчуку за принятое участие в исследовательской работе и предоставленный БПЛА DJI Phantom 1 для проведения эксперимента в условиях учебно-тренировочного полигона подземного типа, а также благодарен руководству ОГВГСО МЧС ДНР и учебно-тренировочного полигона подземного типа.

Список использованных источников:

1. Аварии на шахтах России : [сайт]. – Москва. – Обновляется в течение суток. – URL: http://miningwiki.ru/wiki/%D0%A1%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA:%D0%90%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%B8%D0%B8_%D0%BD%D0%B0_%D1%88%D0%B0%D1%85%D1%82%D0%B0%D1%85_%D0%A0%D0%BE%D1%81%D1%81%D0%B8%D0%B8 (дата обращения: 17.07.2019). – Текст. Изображение : электронные.
2. Аварии на шахтах Украины : [сайт]. – Москва. – Обновляется в течение суток. – URL: http://miningwiki.ru/wiki/%D0%A1%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA:%D0%90%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%B8%D0%B8_%D0%BD%D0%B0_%D1%88%D0%B0%D1%85%D1%82%D0%B0%D1%85_%D0%A3%D0%BA%D1%80%D0%B0%D0%B8%D0%BD%D1%8B (дата обращения: 17.07.2019). – Текст. Изображение : электронные.
3. Аксенов, В. В. Перспективы развития горноспасательного дела в России (доклад на VIII международной горноспасательной конференции IMRB-2017) / В. В. Аксенов // Уголь. – 2017. – № 11. – С. 20–23.
4. Ананьев, П. П. Управление РТК для мониторинга и обследования подземных выработок / П.П. Ананьев, Р.В. Мещеряков, В.Н. Костеренко, М.Л. Ким, А.С. Концевой // Прогресс транспортных средств и системы-2018: Материалы международной научно-практической конференции. – Волгоград. – 2018. – С. 164–165.
5. ВГСЧ: вчера, сегодня, завтра. Горноспасательное дело в России / под общ. ред. А.Ф. Сина; МЧС России. – М.: ФГБУ ВНИИГОЧС (ФЦ), 2013. – 180 с.
6. Квадрокоптер (дрон) DJI Phantom 1 : [сайт]. – Москва. – Обновляется в течение суток. – URL: https://www.e-katalog.ru/DJI-PHANTOM-1.htm (дата обращения: 17.07.2019). – Текст. Изображение : электронные.
7. Квадрокоптер DJI Phantom 1 : [сайт]. – Москва. – Обновляется в течение суток. – URL: https://turbopult.ru/rcmodels/multikoptery/kvadrokopter-dji-phantom-1 (дата обращения: 17.07.2019). – Текст. Изображение : электронные.
8. Квадрокоптер DJI Phantom 1 : [сайт]. – Москва. – Обновляется в течение суток. – URL: http://shop.sky-fly.com.ua/ru/dji-phantom-1/13-kvadrokopter-dji-phantom-1.html (дата обращения: 17.07.2019). – Текст. Изображение : электронные.
9. Ким, М. Л. Автоматизированная информационная система горноспасательных частей на основе беспилотных летательных аппаратов [Текст] : автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.13.06 / Ким Максим Ленсович. – Москва, 2018. – 19 с.
10. Ким, М. Л. Автоматизированная информационная система горноспасательных частей на основе беспилотных летательных аппаратов [Текст] : дис. … канд. техн. наук : 05.13.06 / Ким Максим Ленсович. – Москва, 2018. – 115 с.
11. Ким, М. Л. О возможности использования мобильных робототехнических летательных аппаратов при выполнении оперативного плана ликвидации аварии на шахтах / М. Л. Ким, А. С. Родичев, Л. Д. Певзнер, А. К. Платонов // Уголь. – 2018. – № 1. – С. 34–38.
12. Кузнецов, М. В. Структура, функционирование и перспективы деятельности управления военизированных горноспасательных частей (ВГСЧ) МЧС России / М. В. Кузнецов, Ю. О. Воронина // Технологии гражданской безопасности. – 2015. – № 1(43). – С. 48–51.
13. Мировые тенденции развития угольной отрасли : [сайт]. – Москва. – Обновляется в течение суток. – URL: https://mining-media.ru/ru/article/ekonomic/14525-mirovye-tendentsii-razvitiya-ugolnoj-otrasli (дата обращения: 17.07.2019). – Текст. Изображение : электронные.
14. О горноспасательных командах МЧС, роботах-разведчиках и перспективах развития горноспасательной службы в интервью газете «Московский Комсомолец» : [сайт]. – Москва. – Обновляется в течение суток. – URL: http://www.mchs.gov.ru/dop/info/smi/interview/item/33429939/ (дата обращения: 17.07.2019). – Текст. Изображение : электронные.
15. Певзнер, Л. Д. Моделирование движения беспилотного летательного аппарата в условиях подземных шахтных выработок / Л. Д. Певзнер, М. Л. Ким, Д. С. Полуэктов // Труды Международной конференции «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации-2018». – Алушта. – 2018. – С. 255–257.
16. Певзнер, Л. Д. Робототехника в горном деле / Л. Д. Певзнер, М. Л. Ким // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2014. – № S1 – 
С. 240–251.
17. Певзнер, Л. Д. Робототехнические средства и системы для решения задач ликвидации аварии в шахтах / Л. Д. Певзнер, М. Л. Ким // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2016. – № S1 – С. 215–223.
18. Перспективы применения беспилотных дронов в горноспасательном деле : [сайт]. – Москва. – Обновляется в течение суток. – URL: https://russiandrone.ru/publications/perspektivy-primeneniya-bespilotnykh-dronov-v-gornospasatelnom-dele/ (дата обращения: 17.07.2019). – Текст. Изображение : электронные.
19. Перспективы развития угольной отрасли в мире : [сайт]. – Москва. – Обновляется в течение суток. – URL: https://www.metalbulletin.ru/publications/2992/ (дата обращения: 17.07.2019). – Текст. Изображение : электронные.
20. Погоржельская, Н. В. Тенденции развития угольной промышленности / Б. Г. Шелегеда, Н. В. Погоржельская // Вести Автомобильно-дорожного института. – 2017. – № 1 (20). – С. 77–84.
21. При новом взрыве на шахте «Северная» погибли горноспасатели : [сайт]. – Москва. – Обновляется в течение суток. – URL: https://lenta.ru/news/2016/02/28/coal/ (дата обращения: 17.07.2019). – Текст. Изображение : электронные.
22. Программа по обеспечению дальнейшего улучшения условий труда, 
повышения безопасности ведения горных работ, снижения аварийности и травматизма в угольной промышленности, поддержания боеготовности военизированных горноспасательных, аварийно-спасательных частей на 2014–2016 годы : [сайт]. – Москва. – Обновляется в течение суток. – URL: https://meganorm.ru/Data2/1/4293767/4293767689.htm (дата обращения: 17.07.2019). – Текст. Изображение : электронные.
23. Проект целевой программы ведомства «Развитие военизированных горноспасательных частей МЧС России» : [сайт]. – Москва. – Обновляется в течение суток. – URL: http://www.mchs.gov.ru/upload/site1/document_file/50y95t7kw2.pdf (дата обращения: 17.07.2019). – Текст. Изображение : электронные.
24. Устав по организации и ведению горноспасательных работ Государственной военизированной горноспасательной службой Министерства по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий Донецкой Народной Республики : [утвержден МЧС ДНР 09.12.2015 № 965]. – Донецк : НИИГД «Респиратор», 2015. – 331 с.
25. Яновский, А. Б. Основные тенденции и перспективы развития угольной промышленности России / А. Б. Яновский // Уголь. – 2017. – № 8. – С. 10–14.

Ключевые слова: шахта; аварийный участок; пожары и взрывы в шахтах; горноспасательная служба; аварийно-спасательные работы; дистанционная разведка аварийного участка; беспилотный летательный аппарат; аэрофото- и видеосъемка в шахте; шахтная среда; газовая обстановка.

Как известно, самая большая проблема современных дронов – недостаточная продолжительность полёта. Группа учёных из Швейцарии подошла к решению этой проблемы с необычной стороны: они отказались от обычного четырёхроторного дизайна и создали двухлопостной мультикоптер Flybotix, способный оставаться в воздухе вдвое больше обычного.

Дрон Flybotx управляется так же легко, как и обычные квадрокоптеры, но его увеличенная продолжительность полёта и небольшой размер делают его идеальным решением для инспектирования опасных зон или проведения поисково-спасательных операций, к примеру, в разрушенных зданиях.

Flybotix имеет диаметр всего 30 сантиметров, а его пропеллеры находятся один над другим и вращаются в противоположных направлениях. Основная проблема такого дизайна – нестабильность аппарата и сложность управления. И здесь вступает в игру уникальная цифровая система контроля.

Учёные разработали механизм стабилизации, основанный на простых алгоритмах. Он рассчитывает, насколько нужно изменить накло и скорость вращения каждого пропеллера для маневрирования или полёта по прямой. Это позволяет управлять “летающей тарелкой” при помощи всем привычных джойстиков.

По словам руководителя разработчиков Самира Буабдаллаха, эта технология может использоваться во многих отраслях, включая поисково-спасательные операции, контроль за общественной безопасностью, обеспечение правопорядка и так далее.

Drone X Challenge 2020, всемирный конкурс с $1,5-миллионным фондом, целью которого является ускорение инновационного развития беспилотных технологий в три этапа за два года, объявил названия команд, попавших в финал первого этапа и получивших гранты на общую сумму 320 тысяч долларов для дальнейшего участия в программе.

Drone X Challenge 2020 – инициатива расположенного в Абу-Даби инновационного хаба Krypto Labs. В рамках первого этапа командам учёных и исследователей предлагалось разработать техническое предложение, описывающее дизайн беспилотной системы, способной переносить тяжёлые грузы на большие расстояния.

Организаторы получили 584 заявки из 55 стран, а в финал удалось пробиться тайваньскому Институту исследования индустриальных технологий, организациям KopterKraft из Германии, DV8 Tech из США, Richen Power из Китая, Vulcan UAV Ltd из Великобритании, RigiTech из Швейцарии и Forward Robotics из Канады.

Krypto Labs уже открыли приём заявок на участие во втором этапе конкурса. Теперь компаниям нужно разработать минимально жизнеспособный продукт, соответствующий требованиям для своего класса. Так, для питаемого аккумуляторами мультикоптера минимальный вес полезной нагрузки должен составлять 50 килограмм, а минимальная продолжительность полёта – 45 минут.

Управляющий директор Krypto Labs доктор Салех Аль Хашеми заявил, что основной целью Drone X Challenge 2020 является координация усилий в мировом развитии технологий дронов.

“Мы хотим повысить влияние беспилотных технологий на наши жизни, – добавил он. – Krypto Labs с гордостью несёт эту миссию, поддерживая стартапы, компании и целые отрасли, занимающиеся развитием дронов. Катализируя и поддерживая эти инновационные решения, мы стремимся создать по-настоящему прорывные технологии”.

Немецкие инженеры разработали прототип дрона TrayDrone, выполняющего функцию летающего подноса в умном доме. Проект был представлен на этой неделе в рамках воркшопа iHDI 2019.

Многие компании экспериментируют с доставкой грузов беспилотниками, однако в подавляющем большинстве случаев речь идёт о полётах на улице: несмотря на то, что современные дроны неплохо справляются и с полётами в помещении, они очень редко используются для этой цели. Создатели TrayDrone же считают, что мультикоптер можно использовать в качестве составной части умного дома, к примеру, в качестве летающего подноса.

Руководители проекта Юрген Шейбл и Маркус Функ из Дормштадтского технического университета спроектировали квадрокоптер в защитном каркасе с максимальной полезной нагрузкой 1 килограмм. Его возможности в качестве летающего подноса были продемонстрированы на ежегодной ярмарке LivingKitchen в Кёльне.

Во время демонстрации человек на кухне обращался к голосовому помощнику (к примеру “Алекса, принеси мне пиво с чипсами”), после чего открывалась автоматическая дверь размером 12 на 12 сантиметров, из которой вылетал квадрокоптер и приносил заказ на подносе прямо на стол. Стоит заметить, что сам дрон пока не оборудован искусственным интеллектом и не способен на автономный полёт, во время демонстрации его создатели управляли им вручную.

Помимо отсутствия готовых технологий для полностью автономного полёта, у устройства есть и ряд других недостатков, которые признают его разработчики: это сильный поток воздуха от винтов, шум двигателей, а также риск столкновения с человеком и предметами мебели.

Квадрокоптеры для полётов дома в каталоге BangGood

Маленькие дроны способны на многое: пожарные могут использовать их при тушении пожаров, экологи могут применять их в поисках утечек опасных химикатов. Один подобный дрон недавно смог доставить человеческую почку для трансплантации.

Однако вращение четырёх (а иногда и большего количества) винтов с достаточной скоростью, чтобы удержать мультикоптер в воздухе, отнимает слишком много энергии. Время работы большинства дронов ограничено тридцатью минутами.

Именно поэтому группа американских учёных попыталась найти способ продлить полётное время и увеличить эффективность применения мультикоптеров. Вдохновление они нашли в птицах!

“Птицы обычно совершают короткие перелёты, между которыми сидят на крышах зданий или ветках деревьев, – говорит Кайю Хан, специалист по робототехнике из Йельского университета. – Оттуда они выискивают добычу или просто отдыхают. Это позволяет им экономить силы и в то же время следить за происходящим вокруг”.

А наблюдение отнимает гораздо меньше энергии, чем полёт.

Хан и его коллеги разработали когтеобразную посадочную систему, которая позволяет дрону ухватиться за ветку или столб, выключить двигатели и продолжить изучать окрестность. Результаты работы учёные опубликовали в журнале Science Robotics.

“Мы разработали модульное посадочное шасси, позволяющее дрону не только цепляться за ветки, но и крепиться на объектах, за которые ухватиться невозможно”, – говорит Хан.

Под словом “крепиться” Хан подразумевает, что квадрокоптер может прислониться к любому выступу и поддерживать себя в таком положении с помощью двух включенных винтов – сохраняя энергию.

Способность дрона “садиться на насест” может найти множество практических применений. “К примеру, в плохую погоду дрон может переждать дождь под мостом или под карнизом здания”, – говорит Марк Каткоски из Стэнфордского университета.

Новая посадочная система, разработанная Ханом и его коллегами, не лишена и недостатков. В первую очередь она добавляет дрону веса: это означает, что для полёта ему требуется больше энергии. Кроме того, в настоящий момент выбор точки крепления дрона и сама посадка осуществляется оператором вручную.

Чтобы сделать посадочную систему действительно эффективной, дрон должен уметь действовать самостоятельно. Так что вопрос в том, “какие стратегии можем мы использовать, чтобы позволить системе находить подходящие в качества “насеста” места”, – говорит Каткоски.

Команда исследователей из Йеля уже начали работу над системой искусственного интеллекта со встроенной камерой, так что, вероятно, уже совсем скоро дроны научатся самостоятельно выбирать себе места для отдыха.

Квадрокоптеры в каталоге BangGood

Жительница американского города Балтимор отныне может гордиться своей уникальной почкой: она стала первым органом, доставленным для трансплантации с помощью дрона.

Донорский орган, размещённый в специальном холодильнике, был доставлен восьмироторным дроном из западного Балтимора в медицинский центр университета Мэриленда UMMC. Там он был имплантирован 44-летней женщине, которая провела последние 8 лет на диализе.

“Это всё так прекрасно, – рассказала пациент, не пожелавшая разглашать своего имени. – Годы назад о таком нельзя было и подумать.”

Полёт, длившийся всего около 10 минут, имел своей целью продемонстрировать работу специально собранной беспилотной летательной системы. Группа исследователей из UMMC ранее сообщала о создании технологии транспортировки органов с помощью дронов, но этот случай стал первым в истории, после которого перемещённый орган был трансплантирован.

“Нам пришлось создать новую систему, подпадающую под правила Федерального управления гражданской авиации, и при этом способную поднимать дополнительный груз – сам орган, камеры, датчики контроля за состоянием органа, системы связи и безопасности – и нести всё это над городской, плотно заселённой территорией”, – заявил Мэтью Скассеро, директор тестового комплекса для дронов университета Мэриленд.

Проект выполнялся под руководством Джозефа Скалеа – одного из хирургов, осуществлявших трансплантацию. Он надеется, что беспилотники помогут упростить систему получения донорских органов для тех пациентов, кто срочно в них нуждается.

Скалеа утверждет, что использование дронов для быстрого перемещения донорских органов позволит увеличить количество доступных для трансплантации органов на 2500 штук в одном Балтиморе.

Согласно отчёту Объединённой сети по обмену органами, в чьём ведении находится система трансплантации органов в США, в 2018 году около 114 тысяч человек ожидали донорский орган. За тот же год в стране было выполнено около 36 тысяч трансплантаций.

Учёным ещё предстоит провести много исследований, чтобы убедиться в абсолютной безопасности доставки дроном для всех органов, а властям придётся создать специальную систему для управления этим новым классом критически важных доставок. Но уже совсем скоро почки и другие части тела могут начать летать над городами, ежедневно спасая жизни.

Конечно, если стервятники и прочие хищные птицы не поумнеют и не прознают, что находится в этих парящих контейнерах.

NASA завершило испытания беспилотного вертолёта, предназначенного для работы на Марсе. Уже в феврале 2021 года аппарат достигнет Красной планеты, где должен будет совершить серию тестовых полётов.

Научных задач перед дроном NASA не ставит. Аппарат отправится на Марс вместе с новым марсоходом. Собранные в результате данные послужат основой для разработки дальнейших марсианских дронов, а марсоход тем временем будет заниматься изучением геологии и сбором образцов грунта.

Для испытаний дрона, как сообщается, были смоделированы марсианские условия: из закрытой камеры были выкачены азот, кислород и прочие газы, после чего пространство было наполнено углекислым газом. В камере имитировались как давление атмосферы, так и отличная от земной сила гравитации – инженеры добились этого при помощи специальной системы гравитационной разгрузки, моторизованного ремешка в верхней части вертолета, который обеспечивал силу, эквивалентную двум третям земного притяжения. Вертолёт справился со всем этим успешно.

Дроны могут помогать в исследовании труднодоступных и опасных мест, к примеру, пострадавших при природных катастрофах территорий. Однако у них есть один серьёзный недостаток: зачастую такие аппараты имеют большие габариты, и им трудно протиснуться, скажем, в узкие проёмы в здании. Новый экспериментальный квадрокоптер, разработанный швейцарскими инженерами, позволит решить эту проблему: он умеет складываться прямо во время полёта и проникать таким образом в труднодоступные места.

В обычном положении лучи квадрокоптера имеют привычную Х-образную конфигурации. Когда же аппарату нужно пройти через узкий вертикальный проём, его передние лучи вытягиваются вперёд, а задние – назад. Таким образом дрон становится значительно уже. Есть и другие варианты складывания лучей.

Все лучи управляются независимыми сервомоторами, каждый из которых в контролируется специальным микропроцессором. Создатели дрона отмечают, что тяга каждого из моторов настраивается автоматически, обеспечивая стабильный полёт аппарата независимо от его текущей конфигурации.

Современные дроны уже могут достаточно эффективно выполнять роль ищеек при проведении поисково-спасательных операций, однако зона их применения существенно ограничена. К примеру, лесные заросли могут блокировать сигналы GPS, что не позволяет применять беспилотники в таких условиях. К счастью, у исследователей из Массачусетского технологического института есть решение для этой проблемы.

Идея инженеров проста: нужно использовать те же технологии, что лежат в основе автономных автомобилей. Для этого была разработана специальная система, использующая лидар для составления карты леса без помощи GPS. Каждый дрон создаёт двухмерную карту, включающую ориентацию всех деревьев, что позволяет ему помнить, в каких местах он уже проводил поиск. В свою очередь, созданные несколькими беспилотниками карты можно объединить в единое целое, чтобы охватить большие участки леса с минимумом затраченных усилий.

Новые дроны также значительно эффективней осуществляют непосредственно поиски. Вместо того, чтобы просто задать дронам цель облететь ближайшую неисследованную зону, метод инженеров из МИТ позволяет экономить ресурсы благодаря спиральным траекториям, которые гораздо быстрее покрывают местность проведения поисковой операции – это особенно важно, когда на счету каждая минута.

Тем не менее, у идеи есть и ограничения. Системе всё равно понадобятся наземные станции для сведения карт в одно целое, также в неё ещё предстоит добавить функцию распознавания объектов для идентификации людей. Исследователи из МИТ полагают, что когда-нибудь в будущем дроны смогут самостоятельно делиться созданными картами без помощи центральной станции. Более реалистичным же выглядит добавление функции распознавания, это можно сделать уже в ближайшее время.

Если у инженеров всё получится, важность такой системы нельзя недооценить. Спасательные команды смогут оперативно обнаруживать потерявшихся и раненых людей в лесах, не привлекая к этому огромное количество людей.

Группа инженеров из Массачусетского технологического института разработала первый в мире прототип самолёта, силовая установка которого обходится без подвижных частей вроде пропеллеров. Во время тестового полёта аппарат смог преодолеть 60 метров.

Двигатель самолёта создаёт мощное электрическое поле, заряжающее ионы азота. Именно они и заставляют аппарат двигаться вперёд. Данная технология позволяет сделать летательные аппараты практически бесшумными, а также гораздо более экологичными по сравнению с современными самолётами.

Вес прототипа составляет 2,45 килограмм, а размах крыльев – пять метров. В ближайшее время исследователи займутся созданием более крупной модели беспилотника, которая сможет летать быстрее и дальше.

Строение организма ос и их способности вдохновили инженеров на создание нового класса летающих роботов, получившего название FlyCroTugs.

Осы могут поднимать грузы тяжелее собственного веса, в то время как максимум, на что способны современные микродроны – поднять аналог своего веса. Если мы хотим, чтобы летающие роботы перемещали массивные объекты и при этом не были сопоставимы по размерам с птеродактилями, инженерам придётся найти новые подходы при их создании. Именно поэтому разработчики дронов обратили своё внимание на ос.

Эти насекомые переносят свою добычу с помощью специальной структуры под названием аролий – широкой подушечки на лапках, которая позволяет им ухватиться за поверхность. Вместе с коготками аролий позволяет осам прочно ухватываться за тяжёлые объекты и перемещать их.

Инженеры хотят, чтобы дроны тоже научились так делать – так и появились FlyCroTugs.

Внешне они похожи на обычные квадрокоптеры, способные уместиться на вашей ладони. Но секрет кроется под их “брюшком”. Они оборудованы крючками, позволяющими прочно ухватываться за любые поверхности, подобно осам, а также специальными подушечками, надёжно “приклеивающимися” к гладким поверхностям. Затем c помощью крохотного лебедочного механизма аппараты могут поднимать и перемещать объекты, чья масса в 40 раз превосходит их собственную.

Если же вам нужно поднять что-то ещё более крупное, то можете использовать сразу несколько этих крошечных роботов. Также дроны способны выполнять и более сложные задания: к примеру, их пара может открывать и закрывать двери.

FlyCroTugs фундаментально отличаются от большинства роботов. Они используют поверхность как точку опоры для увеличения своей мощности. Поверхность для них – не просто место для навигации, но важный инструмент для выполнения тяжёлой работы.

В Китае успешно завершились испытания дрона на солнечной энергии Morning Star, способного оставаться в воздухе многие месяцы.

Создатели беспилотника из Aviation Industry Corporation of China (AVIC) уже запускали его уменьшенную копию в сентябре, теперь же в воздух поднялся полноразмерный аппарат с размахом крыльев 20 метров и массой 18,9 килограмм. Во время испытательного полёта дрон смог достичь и удерживать высоту 20 тысяч метров.

“Это полёт показал, что многие месяцы нашей работы не прошли бесследно. Он стал фундаментом для наших будущих разработок, – заявили в AVIC. – Нашей целью является создание крупных БПЛА на солнечной энергии с большой продолжительностью полёта и высокой грузоподъёмностью”.

Дроны подобного типа получили название “псевдоспутники”: предполагается, что в ближайшем будущем они смогут заменить космические спутники для разведывательных целей, предоставления доступа к интернету и проведения поисково-спасательных операций. Использование дронов значительно снизит расходы по сравнению с выведением на орбиту настоящих спутников.

На конференции UIST 2018 года, прошедшей в Берлине, группа канадских и датских инженеров представила интерактивный “экран”, созданный из 15 автономных дронов.

Управлять роем дронов, складывающимся в экран, можно с помощью жестов и специального приложения на смартфоне. К примеру, можно повернуть все дроны как единый объект или растянуть образованную ими плоскость в нужном направлении, и даже создать любые объёмные фигуры.

Технологии создания двумерных экранов уже достигли небывалых высот, однако с изображением трёхмерных объектов до сих пор есть сложности. Для этих целей приходится использовать компромиссные технологии: например, шлемы виртуальной и дополненной реальности, светопольные экраны и прочие решения с ограниченными возможностями применения.

Группа инженеров под руководством Рула Вертегала создала систему, позволяющую отображать объёмные объекты с помощью роя дронов. В представленном концепте системы используются 15 квадрокоптеров BitDrone с кубической 10-сантиметровой рамой. Каждый квадрокоптер оборудован инерциальным блоком, позволяющим ему отслеживать своё положение в пространстве и перемещения “соседей” по рою.

Управление роем осуществляется с помощью внешней системы захвата движений. Она состоит из высокоскоростных камер, расположенных по периметру комнаты и отслеживающих положение специальных маркеров на дронах, а также на большом и указательном пальцах пользователя. С помощью движения пальцами и прикосновений к дронам можно управлять роем, заставляя его изгибаться и менять формы.

Группа исследователей из университета Дейтона в Огайо провела эксперимент с целью выяснить, сможет ли столкновение самолёта с дроном привести к каким-либо тяжёлым последствиям.

В рамках эксперимента квадрокоптер DJI Phantom 4 сталкивали с крылом лёгкого самолёта на скорости 383 километра в час. Учёные отметили, что такая скорость является типичной для самолётов малой авиации. Изучение полученных повреждений показало, что в реальной ситуации подобное столкновение не приведёт к серьёзным последствиям, однако в случае скорости выше 383 километров в час шансы того, что столкновение с дроном станет причиной падения самолёта, значительно вырастают.

Результаты эксперимента были опубликованы в формате видеорепортажа на официальном YouTube-канале издания Aviation International News.

Студенты Штутгартского университета создали экспериментальную систему Cyber Physical Macro Materials, которая использует автономные дроны для построения навесов от солнца. Сооружение в режиме реального времени собирает информацию о перемещении людей и климатических условиях, вплоть до движения солнца.

Основой системы служат шестигранники из углепластика площадью 0,2 квадратных метра. Для создания 2,5-метрового прототипа исследователи использовали два дрона и 20 стройкомпонентов. В будущем предполагается изменять их число в зависимости от задач и площади объекта.

Система может делиться на более мелкие фрагменты и менять свою конфигурацию в зависимости от внешних факторов, а сам процесс происходит полностью автономно с различной скоростью, в непрерывном режиме либо с заданными интервалами. Как утверждают создатели Cyber Physical Macro Materials, их изобретение позволит создавать модели, способные быстро оживлять общественные пространства.

Группа исследователей из Калифорнийского технологического института создала алгоритмы для борьбы с птицами возле аэропортов с помощью дронов. При ручном управлении аппаратами человек может ошибиться и направить стаю птиц в неправильную сторону, а новая автоматическая система позволит избежать таких ошибок.

Авторы исследования вдохновились инцидентом, произошедшем в 2009 году с Airbus 320. Тогда при вылете из аэропорта Ла-Гуардия пассажирский лайнер столкнулся со стаей птиц, в результате чего отказали оба двигателя, и пилоты был вынужден садиться на реку Гудзон. К счастью, все пассажиры и члены экипажа остались живы, однако, как резонно посчитали учёные, в следующий раз подобная ситуация может привести к более печальным последствиям. Именно поэтому они начали думать, как можно отпугнуть птиц от аэропортов с помощью беспилотников.

В рамках исследования учёные изучали поведения стай птиц: как они формируются, как изменяют направление полёта, как реагируют на внешние раздражители. В частности, было обнаружено, что при внезапном появлении опасности (например, квадрокоптера) стаи рассеиваются. Полученная информация была использована для построения автоматических алгоритмов для дронов. Система самостоятельно следит за поведением птиц и передаёт команды летательным аппаратам. Ожидается, что в ближайшем будущем система начнёт внедряться в аэропорты по всему миру.

Учёные из Федеральной политехнической школы Лозанны разработали дрон, способный менять форму при столкновениях. Это позволяет гасить удары и избегать разрушения аппарата. В конструкции аппарата были применены инновационные материалы и технологии, благодаря которым он может быть как жёстким, так и гибким – в зависимости от ситуации.

Как рассказали создатели аппарата, на проведение исследований в этом направлении их вдохновила сама природа: например, крылья насекомых сочетают в себе упругость с прочностью и могут раскрываться и складываться. Помимо этого учёными был задействован так называемый принцип оригами, позволяющий менять форму устройства.

В результате была создана гибридная конструкция: в полёте мультикоптер имеет жёсткий корпус, позволяющий выдерживать силу тяги пропеллеров, а при столкновении он трансформируется во избежание повреждений.

Главный секрет таких свойств – особая конструкция элементов аппарата. Они созданы из материала, в котором эластичные пластины чередуются с жёсткими по принципу бутерброда. При силовом воздействии жёсткие пластины удаляются, и корпус получает возможность гнуться.

“При производстве дрона мы можем задавать различные механические свойства, – говорит ведущий автор исследования Стефано Минчев. – Мы можем запрограммировать момент, когда конструкция станет гибкой. Кроме того, можно “заставить” беспилотник аккумулировать энергию удара, которая будет использоваться для обретения жёсткой формы после столкновения”.

Британский производитель эксклюзивных автомобилей Aston Martin объявил о разработке пассажирского дрона и представил широкой публике свой первый концепт.

Дрон Aston Martin получит название Volante Vision. Трёхместный аппарат сможет достигать скорости 320 километров в час, взлёт и посадка будут осуществляться в вертикальном режиме. В движение аппарат будет приводиться с помощью трёх двигателей.

Как заявляют разработчики дрона, Volante Vision сможет преодолевать небольшие расстояния исключительно на электротяге, а для дальних перелётов будет задействован гибридный двигатель. В его разработке также участвуют специалисты из Rolls-Royce.

Корпус Volante Vision будет выполнен из карбона, что обеспечит дрону малый вес и высокую прочность. Конечная цена аппарата составит приблизительно 3-5 миллиона фунтов стерлингов в зависимости от комплектации – однако стоит учитывать, что целевая аудитория Aston Martin смотрит на ценники в последнюю очередь. Кто знает, возможно, в ближайшем будущем Aston Martin Volante Vision поселится и в гараже Джеймса Бонда.

Компания Audi совместно с корпорацией Airbus проведут испытания новой системы городской мобильности Urban Air Mobility в немецком городе Ингольштадт. Соответствующее разрешение от властей Германии было получено компаниями на прошлой неделе.

В рамках проекта, над которым объединились ижненеры Audi и Airbus, а также дизайнерское агентство Italdesign, ведутся работы над созданием летающего автомобиля Pop.Up. На его основе планируется создать новую систему городской коммуникации, представляющую собой сервис дронотакси.

Пассажиры Pop.Up смогут передвигаться по городу в специальной капсуле, которая сможет “подключаться” к летающему четырёхроторному аппарату, который позволит облетать пробки и вовремя доставлять пассажиров к месту назначения.

Инженеры Amazon разработали почтовый беспилотник, способный распознавать человеческие жесты: так, поднятый вверх большой палец будет воспринят как знак одобрения, а размахивание руками – как сигнал угрозы.

Как сообщили в компании, подобная функция будет необходима дрону для самостоятельного “общения” с получателями заказа. Почтовый дрон сможет регулировать свои действия в зависимости от поведения встречающего его человека. Дрон сможет распознавать поднятый вверх большой палец, размахивание руками, а также некоторые и другие жесты, на основании которых он будет принимать решение о завершении доставки либо о возращении на базу.

Инженеры Amazon уже несколько лет ведут работу над созданием беспилотников для доставки товаров. На сегодняшний день компания уже имеет несколько экспериментальных моделей, способных развивать скорость до 80 километров в час и подниматься на высоту до 120 метров, а также имеющие систему голосового оповещения.

Amazon с 2016 года занимается разработкой беспилотных летательных аппаратов для доставки мелких грузов. На сегодняшний день компания располагает несколькими экспериментальными дронами, способными развивать скорость около 80 км/ч и подниматься на высоту до 120 м.
Власти США, по данным издания, пока не выдавали разрешений на использование подобных беспилотников в коммерческих целях. Такие лицензии, как отмечается, будут выдаваться лишь при обеспечении полной гарантии безопасности полетов этих аппаратов в городских условиях.

Подробнее на ТАСС:
http://tass.ru/ekonomika/5061215

Крупнейшая в мире сеть супермаркетов Walmart подала заявку на патент на автономных робопчёл (дронов-опылителей), которые смогут заменить настоящих пчёл в опылении растений.

С помощью сенсоров и камер дроны смогут определять местоположение зерновых культур и затем переносить пыльцу от растения к растению. В дополнение к этому инженеры Walmart предусматривают создание ещё пяти видов микродронов (на каждый из которых также существует отдельная патентная заявка), один из которых будет выявлять вредителей, а другой – следить за здоровьем культур.

Данные заявки на патенты были случайно обнаружены журналистами CB Insights, и представители Walmart никак не прокомментировали эту новость. Тем не менее, вероятнее всего компания надеется использовать робопчёл для вхождения в сельскохозяйственную отрасль и получения большего контроля за цепочкой поставок продуктов.

К слову, Walmart не является первой компанией, разработавшей робопчелу. В последние годы учёные пытаются найти решение проблемы уменьшающейся популяции пчёл, которые опыляют более трети всех возделываемых культур в мире. С каждым годом вымирание пчёл принимает всё более угрожающие обороты, главным образом из-за феномена под названием коллапс пчелиных семей.

Журналисты издания LetsGoDigital обнаружили описание нового патента, полученного компанией Samsung. В документе идёт речь о квадрокоптере, который управляется при помощи жестов либо движения глаз оператора.

Согласно патенту, дрон будет оснащён камерой и специальными датчиками для распознавания жестов. Система будет способна понимать движения головой, руками и пальцами. Кроме этого, с помощью одного лишь взгляда оператор сможет задать требуемую скорость и направление полёта.

Описанный в патенте дрон оснащён всеми стандартными модулями, включая GPS, Wi-Fi, гироскоп, датчик движения и так далее. Кроме того, инженеры Samsung предлагают оборудовать квадрокоптер также и дисплеем.

Специалисты из университета Северной Каролины разработали дрон-амфибию, способный как летать, так и плавать под водой – и делать всё это автономно, без помощи оператора.

Видеозапись с испытаний дрона появилась на Youtube-канале Teledyne Scientific & Imaging. На ней можно видеть, как дрон плывёт по поверхности воды, используя передний пропеллер. Затем он полностью погружается под воду, после чего практически вертикально взлетает из-под воды. В полёте при этом он использует тот же винт, что и для плавания.

Аппарат получил название EagleRay XAV. Его разработчики утверждают, что дрон сочетает в себе уникальные возможности, и ему может найтись множество практических применений.

Группа инженеров из Массачусетского технологического института разработала дрон, способный выполнять автономный полёт в условиях плотной городской застройки и даже в лесу со скоростью более 30 километров в час.

В новинку заложена система NanoMap, которая с помощью специальных сенсоров в режиме реального времени создаёт трёхмерную карту окружения и не позволяет дрону врезаться в какое-либо препятствие.

На основе полученных данных дрон планирует своё движение, отклоняясь при этом от заданного маршрута не более, чем на 5 процентов. При этом столкновение с препятствием происходит лишь в 2% случаев. В будущем учёные планируют полностью исключить возможность столкновения и ещё больше повысить максимальную скорость полёта дрона. Как ожидается, подобные аппараты смогут найти применение как в службах доставки, так и при поисково-спасательных операциях и даже в военном деле.

Томские учёные придумали новый способ подзарядки беспилотников прямо во время полёта. Согласно их задумке, дроны смогут восполнить заряд аккумуляторов от линий электропередач, что позволит значительно увеличить их радиус действия и продолжительность полёта.

В основе новой технологии лежит бесконтактный способ передачи энергии, который сегодня уже используется во многих сферах и продуктах, в том числе и в мобильных телефонах. Команда учёных из кафедры промышленной электроники ТУСУР разработала на базе существующих решений автоматизированную систему, которая позволит БПЛА произвести стыковку с площадкой для подзарядки. На данной площадке будет находиться стационарный блок заряда, питающийся от ЛЭП, а ещё один блок передачи будет размещён на самом квадрокоптере.

Разработчики технологии отмечают, что изымаемый беспилотником объём электроэнергии будет незначительным в масштабах энергосистемы, однако благодаря этому дроны получат возможность осуществлять длительные автономные миссии.

Когда Airbus впервые рассказал о своих планах создать автономное летающее такси, это звучало словно новость из параллельной реальности, где исполняются все мечты любителей научной фантастики. Однако теперь аэрокосмический гигант показал серьёзность своих намерений: команда Airbus Vahana осуществила первый успешный полёт своего автономного воздушного такси “Alpha One”.

Дрон поднялся на высоту лишь нескольких метров, зависнув в воздухе на 53 секунды, после чего опустился на землю. Несмотря на достаточно скромные результаты, этот полёт открывает большие перспективы перед летающими такси. На следующий день команда провела новый испытательный полёт – официального пресс-релиза о его результатах ещё нет, но судя по всему, летает Alpha One действительно уже неплохо.

Главной миссией проекта Vahana является “демократизация персональных полётов” с использованием самых современных технологий – включая машинное зрение и электродвигатели. Первым прототипом будущего воздушного такси стал аппарат вертикального взлёта и посадки Alpha One, рассчитанный на одного пассажира. Конечной целью компании является создание глобальной сети автономных пассажиров дронов – звучит достаточно амбициозно, однако, как показывают успешные испытательные полёты, инженеры Airbus находятся на верном пути.

Петербургская компания “ТехноСтандарт” разработала беспилотник для проведения поисково-спасательных работ в горной местности. Аппарат способен установить местонахождение потерявшихся либо пострадавших людей и доставить им лекарства и предметы первой необходимости.

Аппарат выглядит как нечто среднее между квадрокоптером и крылатой ракетой: он имеет 4 двигателя, Х-образное расположение крыльев и смещённый центр тяжести. Максимальная продолжительность полёта беспилотника составляет сорок минут. Его прототип был разработан за полтора года, общая стоимость проекта составила полтора миллиона рублей. В ближайшее время два дрона планируется испытать в реальных условиях на Эльбрусе.

По словам создателей дрона, аппарат отличается высокой устойчивостью в условиях сильной турбулентности. При этом беспилотник может работать на высоте более 6,5 тысяч метров и на расстоянии всего в 100 метрах от склона. Для сравнения, многие использующиеся сегодня вертолёты не способны подниматься выше 4,5 километров и приближаться к горе ближе, чем на 900 метров.

По словам руководителя проекта Андрея Ушакова, близость подлёта к склону имеет критическое значение при проведении поисково-спасательных операций в горах, поскольку существующие сегодня тепловизоры позволяют обнаружить объекты с расстояния в 600 метров и идентифицировать их лишь со ста метров.

Преимущество беспилотника очевидно и с экономической точки зрения: так, час работы вертолёта в горных условиях обходится в 160 тысяч рублей, а подготовка его к вылету – ещё по меньшей мере в полмиллиона рублей. Стоимость же использования и обслуживания дронов в десятки раз меньше.

Учёные из Цюрихского университета разработали программный код DroNet, позволяющий адаптировать квадрокоптеры для автономных полётов в городских условиях.

Специальный нейросетевой алгоритм использует лишь бортовую камеру дрона и позволяет ему обходить препятствия на загруженных улицах. Обычно, объясняют авторы исследования, беспилотники ориентируются по данным GPS или ГЛОНАСС, однако в условиях густонаселённого города такая практика малоэффективна.

Чтобы повысить автономность дронов в городах, и была разработана система DroNet. Благодаря ей аппарат сможет ориентироваться, опираясь на изображения с камеры, и сможет работать автономно в случае потери связи с оператором или навигационной системой.

Вы можете купить (или собрать самостоятельно) квадрокоптер практически любого размера. Некоторые из них умещаются на ладони, другие же не поместятся и в рюкзак. Обращали ли вы внимание на то, что продолжительность полёта дрона прямо зависит от его размера? Крохотные карманные квадрокоптеры редко когда летают больше четырёх-пяти минут. Более крупные дроны (например, DJI Phantom 4 Pro) могут оставаться в воздухе около получаса. Почему же более крупные, а значит, и более тяжёлые дроны летают дольше маленьких и лёгких?

Представьте дрон с вращающимися пропеллерами. На самом деле, абсолютно неважно, сколько их: один (как у вертолёта), или четыре (как у квадрокоптера), или даже восемь (как у октокоптера). Важно то, что пропеллеры дрона захватывают неподвижный воздух над аппаратом и направляют его вниз. Воздействуя таким образом на воздух, винт перенимает силу от его увеличившегося импульса. Если эта сила эквивалентна весу аппарата, дрон зависнет в воздухе. Таким образом, при приходим к следующему уравнению для определения скорости воздуха, необходимой для зависания дрона.

В данном уравнении ρ – плотность воздуха, m – масса дрона, g – гравитационная константа (9,8 N/kg), а A – площадь винтов. Как видно из формулы, увеличение размеров пропеллеров снизит скорость воздуха. Это важно для мощности, которую можно выразить следующей формулой:

Здесь можно увидеть, почему большие пропеллеры лучше. Увеличивая площадь винта, вы снижаете скорость воздушного потока – а мощность зависит от скорости воздуха в третьей степени. Если вы хотите, чтобы дрон потреблял меньше энергии, вам нужна как можно меньшая скорость потока воздуха.

Осталось добавить ещё одно – определение мощности. Мощность – это скорость, с которой объект использует энергию. Это можно выразить следующим уравнением:

Если энергия меряется в Джоулях, а временной промежуток – в секундах, то мощность будет выражаться в Ваттах. Таким образом, дрону большей мощности понадобится больший аккумулятор, чтобы оставаться в воздухе достаточно долго.

Теперь перейдём к самому интересному. Давайте сравним размеры и мощность аккумуляторов двух дронов. Для примера мы возьмём крохотный Syma X20 и DJI Phantom 4. И начнём мы с “Фантома”.

Масса DJI Phantom 4 – 1,38 килограмм, радиус пропеллера – около 12 сантиметров. Таким образом, общая площадь винтов равняется 0,18 квадратным метрам. Используя формулы выше, можно высчитать требуемую для зависания в воздухе мощность – 150 Ватт. Получается, для достижения указанной в технических характеристиках максимальной продолжительности полёта (28 минут) аккумулятор должен иметь энергию 2,5*10^5 Джоулей. Если взять ёмкость аккумулятора от Фантома (5350 mAh) и перевести её в Джоули, мы получим 2,9*10^5 Дж. Обратите внимание, насколько близка эта цифра к нашей оценке!

Но что по поводу крохотного Syma X20?

Площадь винтов этого квадрокоптера – 0,0043 квадратных метра, а масса – около 100 грамм. Используя эти значения, получим мощность зависания в воздухе всего 19 Ватт. Это действительно немного, но если вы захотите достичь продолжительности полёта как у “Фантома” (28 минут), вам понадобится аккумулятор с 3,2*10^4 Джоулями – приблизительно одна десятая от энергии аккумулятора DJI Phantom 4. На первый взгляд это кажется возможным, ведь и сам квадрокоптер весит в десять раз меньше “Фантома”. Однако есть важное отличие – вес самого аккумулятора.

Большинство дронов используют Li-Ion и Li-Po аккумуляторы. Они имеют соотношение энергии к массе порядка 5*10^5 Джоулей на килограмм. Таким образом, аккумулятор с 3,2*10^4 Дж будет весить около 60 грамм. Для Syma X20 это означает, что лишь 40 грамм остаётся на все другие системы дрона, включая всю электронику, антенны, моторы, корпус и так далее. И это действительно проблема. Инженерам, создающим крохотные дроны, нужно экономить вес для компонентов, которые никак нельзя уменьшить. И в результате приходится жертвовать аккумулятором, а значит и продолжительностью полёта – по крайней мере, на современном уровне развития технологий.

За последние несколько лет дроны прочно вошли в нашу жизнь, и с каждым днём мы сталкиваемся с ними всё чаще. Обнаружить их не так трудно, что как определить, чем занят конкретный квадрокоптер? Возможно, это обычный грузовик, доставляющий заказ из интернет-магазина? А что, если это дрон-папарацци, следящий за вами и собирающий материалы из вашей частной жизни?

Команда учёных из израильского университета Бен-Гурион предложила способ определения назначения дрона по потоку данных, которые тот отправляет своему владельцу. Примечательно, что для этого не нужно расшифровывать защищённый канал между квадрокоптером и оператором.

Как рассказывает один из авторов исследования Бен Насси, данные “на землю” передают все дроны, однако лишь дроны-“наблюдатели” высылают большой видеопоток со своих камер. Чтобы снизить задержку и сократить объём пересылаемых данных, в дронах используются алгоритмы сжатия: таким образом, чем меньше изменений происходит от одного кадра к другому, тем меньше данных нужно передавать оператору. Но это также означает, что появление в поле зрения дрона нового предмета и его быстрое движение будет сопровождаться ростом объёма передаваемой информации.

Для проверки своей идеи учёные провели ряд экспериментов. Так, они покрыли окна дома плёнкой, способной менять своё состояние с прозрачного на матовое, и вели видеосъёмку с удалённого на 40 метров квадрокоптера. Каждые две секунды окна становились то матовыми, то прозрачными, а небольшой радиочастотный сканер тем временем следил за объёмом трафика между дроном и “землёй”. Учёные отдельно отметили, что отслеживать такой трафик можно даже с помощью обычного Wi-Fi модуля, встроенного в любой ноутбук или смартфон.

Эксперимент подтвердил: в момент переключения состояния окон число изменившихся пикселей в кадре резко возрастало, что в свою очередь вызывало пики в объёме передаваемой информации. Аналогичный опыт, проведённый с ярким светодиодом, показал те же результаты.

Таким образом, учёным удалось доказать работоспособность своей идеи, однако теперь им предстоит доработать алгоритмы и проверить их в реальных жизненных условиях. Тем не менее, Бен Насси и его коллеги уверены, что им удастся создать удобную и простую домашнюю систему, которую любой желающий сможет использовать для своей защиты от чрезмерно любопытных дронов.

Группа учёных из университета Пенсильвании разработала концепт беспилотника, способного самостоятельно собираться в различные фигуры прямо во время полёта.

Дрон получил название ModQuad, а видео с демонстрацией его работы было выложено в сеть. На нём можно увидеть, как несколько парящих в воздухе аппаратов сближаются и затем скрепляются друг с другом с помощью магнитов.

Учёные полагают, что подобные дроны будут гораздо более эффективны, чем их большие дорогостоящие собратья. В любой момент группа миниатюрных дронов сможет собраться, чтобы принять требуемую форму – к примеру, выстроиться в мост. В то же время о реальном применении технологии на практике пока говорить не приходится – как замечают сами разработчики ModQuad, на сегодня он может быть лишь модным парящим подстаканником.

Обычно квадрокоптеры используют GPS, чтобы ориентироваться в пространстве. При помощью этой же технологии они могут летать группами, получая необходимые для совместного полёта координаты.

Однако группа учёных из Пенсильванского университета сумела поднять в воздух и заставить летать стаей двенадцать квадрокоптеров без GPS-навигаторов.

Вся группа дронов была оборудована камерами и общим измерительным блоком. Собственное положение они оценивали с помощью камер, определяя направление, в котором движутся соседние объекты. Данный подход обычно приводит к лавинообразному нарастанию ошибок с течением времени, однако учёным удалось сократить такие неточности до минимума.

Пока самая большая стая, собранная исследователями – 12 250-граммовых квадрокоптеров. В дальнейшем они надеются значительно увеличить это количество.

В уходящем году было сделано немало открытий и появилось множество новых разработок. Журнал New Yorker составил список из десяти наиболее прорывных технологий, разработанных в 2017 году и способных кардинально изменить облик нашей жизни уже в ближайшем будущем.

Одним из попавших в топ-лист изобретений стал 67-килограммовый беспилотный планер Pouncer, разработанный британским инженером Найджелом Гиффордом. Данный дрон может использоваться для оказания гуманитарной помощи в местах ведения боевых действий, где небезопасно сажать самолёты и обычные беспилотники, а распаковывающие еду люди могут стать лёгкой мишенью для снайперов и артиллерии. Гиффорду, который, к слову, сам является бывшим военным, пришла в голову гениальная мысль: а почему бы не сделать съедобным сам беспилотник?

Основную часть пути к цели Pouncer преодолевает на грузовом самолёте, а за сто километров до пункта назначения он отсоединяется и продолжает полёт самостоятельно. У дрона нет собственного двигателя, однако его навигационная система способна регулировать положение крыльев, обеспечивая планирование в нужном направлении. Фюзеляж планера доверху заполнен зерном, однако в его конструкции пока сохраняются деревянные компоненты. В будущем Гиффорд планирует заменить и их на что-нибудь съедобное: например, на упакованное в вакуум сушёное мясо или твёрдый мукомольный материал.

Среди прочих прорывных изобретений, составивших компанию съедобным дронам, журналисты New Yorker назвали трекер для стрекозы, живые краски, искусственную матку, шарф-невидимку и биологический хирургический клей, “подсмотренный” у слизней arion fuscus.

Американское аэрокосмическое агентство NASA выбрало двух финалистов программы “Новые Рубежи” (New Frontiers). Оба проекта получат дополнительное финансирование для разработки концептов будущих космических аппаратов, после чего специальная комиссия выберет из них одного, который и получит дальнейшее развитие.

Один из финалистов – проект космического аппарата CAESAR (Comet Astrobiology Exploration Sample Return), который должен слетать к комете Чурюмова-Герасименко и вернуть образцы её пород на Землю. Второй же проект – DragonFly – предлагает отправить на спутник Сатурна Титан аппарат мультикоптерного типа (квадрокоптер либо гексакоптер) с целью разведать места, пригодные для обитания живых организмов.

Титан давно уже привлекает к себе взгляды учёных, являясь одним из мест в нашей Солнечной системе с наибольшей вероятностью существования внеземной жизни. Благодаря его в четыре раза более плотной, чем у Земли, атмосфере, а также в семь раз меньшей силе тяжести, аппарату понадобится в 38 раз меньше мощности, чтобы подняться в местный воздух. Благодаря этому мультикоптер Dragonlfy сможет путешествовать на большие расстояния и оставаться в воздухе часами, а его аккумулятор будет подзаряжаться радиоизотопным термоэлектрическим генератором (РИТЭГ).

Старт миссии Dragonfly может состояться в 2024 году, добраться к Сатурну и его спутникам он сможет за десять лет. Однако увидим ли мы в 2034 году квадрокоптер в небе Титана, зависит от окончательного решения комиссии NASA. Победитель программы Новые Рубежи будет объявлен весной 2019 года.

Специалисты из Лаборатории реактивного движения NASA создали автономный квадрокоптер и провели гонку с участием профессионального пилота. Как сообщается в пресс-релизе, самоуправляемый дрон показал большее среднее время прохождения круга, однако при этом более плавный ход и меньший разброс результатов.

Сегодня всё больше компаний рассматривают дроны в качестве инструмента для выполнения целого ряда задач – от наблюдения до доставки грузов. В связи с этим множество учёных трудится сегодня над технологиями и алгоритмами автоматизации управления. Поскольку беспилотники передвигаются на большой скорости в постоянно изменяющейся обстановке, они должны уметь распознавать препятствия и маневрировать для избегания столкновений. При этом они должны полагаться на собственные датчики, поскольку сигнал GPS может быть недоступен в помещениях или зонах с радиолокационными помехами.

Учёные из NASA на протяжении двух лет разрабатывали алгоритмы для самоуправляемых дронов. Для проверки своей разработки они решили позвать профессионального пилота гоночных дронов Кеннета Лу. По итогам соревнований среднее время, за которое самоуправляемый дрон пролетал один круг, составило 13,9 секунд, в то время как пилотируемый квадрокоптер пролетал круг в среднем за 11,1 секунды. Тем не менее, несмотря на худшие результаты, автономный дрон передвигался значительно более плавно, а скорость прохождения им кругов варьировалась не так сильно.

С появлением на дорогах всё большего количества электромобилей всё острее становится вопрос, где же их все заряжать. Сегодня большинство стран сконцентрировались на создании сетей зарядных станций, однако в будущем могут появиться и более элегантные решения: например, летающие дроны-“заправщики”.

В начале октября Патентное бюро США выдало компании Amazon патент на разработку дрона, который сможет передавать электричество автомобилю, находящемуся в движении. Как следует из обнародованной информации, Amazon подала заявку на данный патент ещё в 2014 году.

Как будет работать такая система? Когда батарея электромобиля разрядится до определённого уровня, бортовой компьютер свяжется с центральным сервером и вызовет специальный дрон, который прилетит к вам и зарядит электромобиль по воздуху прямо во время движения.

Стоит заметить, что в мае этого года расположенный в Сан-Хосе филиал китайской корпорации NIO также попытался запатентовать схожую идею. Однако в итоге патент получила именно Amazon.

Однако, как нам известно, наличие патента и его применение на практике – это абсолютно разные вещи, особенно учитывая довольно жёсткое законодательство по применению беспилотников в городах и густонаселённых районах. В настоящий момент Amazon никак не прокомментировала получение патента, так что пока неизвестно, когда нам стоит ждать демонстрации этой технологии.